GSM与LTE网关系统介绍20140420

TD-LTE Nanocell部署主要有两种方式，一种类似传统的GSM网关部署， 通过GPON回传经TD-LTE汇聚后接入4G核心网EPC；另一种是直接通过PTN 网络直接接入4G核心网，我们主要讨论分析第一种接入方式。
特点一
组网便捷，用最简单的一根网线轻松实现 MIMO和供电，破解室分难。 POE MIM O
京信通信无线接入事业部—技术部
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GSM网关系统 LTE网关系统 网关系统关键技术介绍
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性能
参数 664mm×448mm ×512mm 15U 50Kg 最大20000个家庭 网关 1Gbps 2100W
规格
机箱规格 重量 最大基站连接 数 分组数据流 最大配置功耗
供电方式
直流-48V两路主备
其他接入 网
Nanocell Modem
TD-LTE Nanocell 系统网关
Internet
汇聚交换机
S-GW
P-GW
PCRF
分光器
IP城域网
EPC
PON接入
ONU
GE OLT
MME HSS
Nanocell
AC
安全性：由于回传网引入了非安全域的接入，除了防火墙提供包过滤和防攻击功能外，
还需要引入安全网关提供以下安全防护措施：
NanoCell AAA：对NanoCell 设备进行鉴权、认证管理 。
性能 规格
参数 664mm×448mm×51 2mm
机箱规格
重量 最大基站连接数
15U
50Kg 最大10000个家庭网关
分组数据流
最大配置功耗
1Gbps
安全网关： 1400W 安全+信令网关： 1750W 安全网关：2001+7001 安全+信令网关： 2001+7001+4003 直流-48V两路主备
NanoCell：为终端提供TDD-LTE蜂窝网接入，同时提供WLAN 接入; NanoCell 系统网关：由安全网关、信令网关组成。安全网关为NanoCell回传数据建立安全隧道，数据 加解密，数据汇聚转发；信令网关对S1信令面和链路进行处理；
NanoCell 网管：管理NanoCell基站和网关，包括：告警、KPI、参数查设、批量操作、报表等功能；
X2接口： eNBs之间的接口——1）X2接口实现了eNBs之间的互通；2）支持 两个eNBs之间信令信息的交互，支持将PDUs前传到各自的隧道终结点；3）支 持不通厂商eNBs之间的互联互通。
Uu接口： eNB与UE之间的接口 ——Uu接口的用户平面主要传输用户数据； 控制平面传输相关信令，建立、重新配置和释放各种3G移动通信无线承载业 务。 eNB与网关之间：通过GPON网络进行回传。
能。该接口是GPRS组网的必选接口。在目前的GPRS标准协议中，指定
Gb接口采用IP作为底层的传输协议。
全省使用一套大网 关进行部署，通过 虚拟网关连通各地 市核心网所有具有 SGS接口的MSC， FEMTO安装时根据 地市范围来选择相 应的LAC参数。全 省部署一套网管。
全省各地市独立使用
一套小网关进行部署 ，通过虚拟网关接入

Small Cell的系统架构来源于LTE的扁平化架构，在架构上具有先 进性；

为了实现与宏站立体组网和Small Cell的即插即用，因此我们实 现了无线侧的频率规划、SON和移动性管理等算法，得到良好的 应用效果；

针对IP网络传输特点，研发和设计了相关算法，使Small Cell基于 IP网络进行回传的QOS得到保障；
最大基站连接数 分组数据流
最大配置功耗
最大5000个家庭网关 1Gbps
750W
使用板卡 供电方式
7001 交流220V两路主备
S1接口：eNB与EPC之间接口——沿袭了承载和控制分离的思想，S1接 口也分为用户平面和控制平面。其中用户平面接口S1-U将演进基站和服务网 关（P-GW）连接，用于传送用户数据和相应的用户平面控制帧。而控制平面 接口S1-MME则将演进基站和移动性管理实体（MME）相连，主要完成S1接 口的无线接入承载控制、接口专用的操作维护等功能。
网管部署方式
全省使用一套网管对网关以及各 1. 地市基站进行统一管理。 2.
优点
1. 2.
统一部署，统一管理，便于 1. 维护； 若 MSC 支持 MTRF ，则每个地 2. 市虚拟网关只需连通1个POOL 内据有SGS接口的MSC即可。 不能入 POOL ，集团一致性检 1. 查扣分； 若 MSC 不支持 MTRF ，则全省 有多少MSC POOL，则需虚拟 多少个网关，信令链路负荷 较重。
需要新增4G信令网关硬件；

独立安全网关，为LTE基站提供全市（或者全省）的GPON/INTERNET 宏站接入方式。
信令大网关，为LTE基站提供全市（或者全省）的PTN/GPON/INTERNET微 站接入方式。
把原有TD网关升级为ATCA安全网关，为LTE基站提供全市（或者全省）的 GPON/INTERNET宏站接入方式。

S1接口汇聚转发 支持信令路由 支持信令处理

支持共TA寻呼 支持TA LIST寻呼 支持寻呼优化
信令网关 主要功能

支持MME POOL 支持多POOL接入

支持X2代理
减少核心网负荷：通过支持S1汇聚，减少核心网SCTP连接数和SCTP心跳流量；通 过寻呼优化降低核心网的寻呼负荷；在减少核心网负荷的同时，信令网关能够隔离
特点二
支持多种回传方式，灵活建网。
特点三
功率小，可实现精确覆盖，区域内单位面积的 吞吐量相比宏站大大提高，快速提升容量
特点四
一次改建/一次建网，多制式支持，模块化多模， 灵活支持各种应用场景。
2G模块 2G/4G 4G模块 Nanocell 回 传 链 路 2G网关 4G网关 GW
主要由NanoCell、NanoCell网关（可选）、网管/AAA、接入控制器AC（可 选）组成。
在独立安全网关拓扑基础上增加X86信令网关，组合成LTE分布式信令网关系统 ，为LTE基站提供全市（或者全省）的PTN/GPON/INTERNET微站接入方式。
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GSM网关系统 LTE网关系统 网关系统关键技术介绍
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3.网关系统关键技术介绍之一
1、什么是HA
HA(High Available), 高可用性群集，是保证业务连续性的有效解决方案，一般

为了使得网关部署和使用灵活多样，我们研发了单个网关虚拟多
个网关的设备。
Small Cell系统与核心网的接口和宏网与核心网的接口是一样的，都是A 和Gb口，因此Small Cell系统不需要对现网进行改动，可以直接与核心网进 行对接；Small Cell系统HNB与网关直接采用Iuh’口对接，可以实现多种 网络实现接入，可以通过IP网回传方式接入网关，而宏网Node B与RNC直 接用的是Iub口，需要专线连接。
缺点
1. 2.
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GSM网关系统 LTE网关系统 网关系统关键技术介绍
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TD-LTE Nanocell系统为企业级用户（企业办公区域、热点场景下）提供 TD-LTE接入服务。通常采用PTN/GPON等IP网络作为回传网络，通过相应的 安全机制接入核心网，为用户提供一个和宏蜂窝网一致的业务体验。TD-LTE Nanocell系统架构如图所示，主要分为三大部分：TD-LTE Nanocell接入网、 TD-LTE Nanocell网关系统和TD-LTE核心网。
3G
Iuh Ethernet
4G
S1 Ethernet
4G与2/3G部署分为如下三类：

已经部署2/3G网关的省份，建议通过软件升级方式支持4G基站的安全接入。如需4G信令网关功能， 2/3G网关和4G网关同时新建的省份，可采用安全网关融合，信令网关分设方式建网； 已经部署4G网关的省份，可采用安全网关融合，信令网关分设方式建网。
Iuh’接口：Small Cell网关与HNB(Home Node B)之间的接口(GSM系
统中的概念为Abis接口)，现在基本都采用全IP化的结构，数据和信令都 采用IP化的承载方式；
GSM网关A口：A接口定义为网络子系统（NSS）与基站子系统（BSS）
间的通信接口，即移动交换中心（MSC）与基站控制器（BSC）之间的 接口。一般物理链路采用STM-1数字传输链路实现。此接口传递的信息 包括移动台管理、基站管理、移动性管理、接续管理等。 GSM网关Gb口：Gb接口是SGSN和BSS间接口（在华为的GPRS系统中， Gb接口是SGSN和PCU之间的接口），通过该接口SGSN完成同BSS系统、 MS之间的通信，以完成分组数据传送、移动性管理、会话管理方面的功
使用板卡 供电方式
性能 规格 机箱规格 重量
参数 50.99mm×448 mm×266.2 mm 3U 17Kg
最大基站连接数 分组数据流
最大配置功耗
最大10000个家庭网关 1Gbps
600W
使用板卡 供电方式
7001 直流-48V两路主备
性能 规格 机箱规格 重量
参数 87mm×482mm×755 mm 2U 20Kg
地市每个MSC
POOL，FEMTO安 装时根据宏网POOL 的覆盖范围选择相应 的LAC参数。 注意事项：网管系统 可全省使用一套网管 部署，也可各地市独 立部署。
网关部署方式
集中部署 全省使用一套大网关进行部署， 通过虚拟网关连通各地市核心网 MSC，FEMTO安装时根据地市范围 来选择相应的LAC参数。

性；
安全接入认证：支持NanoCell安全接入认证，建立端到端IPSec VPN隧道，保证了接入设备的合法
数据完整性：对数据包进行加密和完整性保护，防止外部进行窥探，保证数据包不被恶意修改或发生 传输过程的损坏； 数据过滤：通过安全网关设置保护子网，转发合法数据到核心网，直接丢弃非法的不受保护的数据。
网关机框正背面图
性能
规格 机箱规格 重量 最大基站连wenku.baidu.com 数 分组数据流
参数
87mm×482mm×755m m 2U 20KG 最大2000个家庭网 关 1Gbps
最大配置功耗
供电方式
750W(单台)
交流220V两路主备
GSM网关位于Small Cell 基站 与核心网之间，用于两者之 间的信令和数据的汇聚和转 发； Small Cell基站注册功能； 用户终端注册功能； 移动性管理功能； RAB管理功能； 用户终端准入控制； 安全网关功能；
家庭级NanoCell频繁开关机所引起的链路告警；
节省网络资源：节约eNB ID资源(目前中国移动拥有eNB ID资源104万个，一期和 二期已经用了50 万 个，预估三期占用20万个，剩下的eNB ID资源非常紧缺；
优化X2网络拓朴：随着NanoCell数量的增多，X2连接的网络拓朴越来越复杂，通 过X2代理能够使网络拓朴由网状变成星型，从而使X2接口实现更简单。同时，X2 代理功能的引入，减少了宏站与微站X2 SCTP偶联的数量，有利于宏站性能提升。
分布式部署 全省各地市独立使用一套小网关 进行部署，通过虚拟网关接入地 市每个MSC POOL，FEMTO安装时 根据宏网 POOL 的覆盖范围选择相 应的LAC参数。 全省使用一套网管对各地市 网关以及基站进行统一管理， 节省成本； 各地市独立部署一套网管分 别对自己地市网关与基站进 行独立管理，资产分明。 接入地市POOL，POOL内移动 性管理（切换等）较简单； 无论 MSC 是否支持 MTRF 功能， CSFB均能实现。 若各地市共用一套网管，容 易导致网管资产、管理不明 确等问题。

支持多种网络接入 防止网络攻击

数据加密和解密 数据完整性保护
安全网关 主要功能

完善的IKEv2密钥管理 协议 成熟的双向认证机制

数据包过滤
多种回传网络接入：安全网关除支持PTN网络外，还支持GPON和Internet等网 络下的NanoCell接入， (GPON和Internet接入性价比高，部署门槛低)，此时引入安 全网关以达到汇聚多种回传网络的作用。
4G与2/3G只支持安全网关融合，信令网关因为信令接口和物理接口都不一样，所以不 支持融合，其中信令接口和物理接口区别如下：

网关与核心网之间 2G
信令接口 物理接口 A STM-1
3G
Iu Ethernet，ATM
4G
S1 Ethernet

网关与基站之间 2G
信令接口 物理接口 Abis Ethernet